Laboratorio de materiales

PRCTICA N 5Tema: Montaje, Obtencin y pulido mecnico de probetas metalogrfica destinadas a la observacin microscpica.1. Objetivo(s) Practicar procedimientos para observacin y anlisis de muestras metlicas bajo el microscopio. Determinacin de parmetros cualitativos y cuantitativos en la preparacin de muestras metalogrficas.2. Revisin Terica La metalografa microscpica estudia las caractersticas estructurales y de constitucin de los productos metalrgicos con la ayuda del microscopio metalogrfico, para relacionarlos con sus propiedades fsicas y mecnicas. La parte ms importante de la metalografa es el examen microscpico de una probeta pulida y atacada empleando aumentos que con el microscopio ptico oscilan entre 100 y 2000X.

El examen microscpico proporciona informacin sobre la constitucin del metal o aleacin, pudindose determinar caractersticas tales como forma, tamao, y distribucin de grano, inclusiones y microestructura metalogrfica en general. La microestructura puede reflejar la historia completa del tratamiento mecnico o trmico que ha sufrido el metal. (UTP)

La eleccin de la muestra o localizacin de la parte que va a ser estudiada debe hacerse de tal modo que represente todo el metal o puede ser el sitio de la falla de una pieza o el lmite entre una soldadura y el metal base. El tamao ptimo de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparacin, (una pulgada de dimetro por una pulgada de altura). (MECANICA)

La preparacin de la probeta consiste, en general, en obtener primero una superficie plana y semipulida, mediante el empleo de papeles de esmeril de finura de grano creciente o realizando este desbaste con discos adecuados sobreLos que se deposita un abrasivo, terminando con un pulido fino y final sobre discos provistos de paos. El final de la operacin es la obtencin de una superficie especular que es la requerida para, despus, efectuar el ataque y observar adecuadamente la estructura. (GUZMAN, 2013)

GranoCuando un metal en su estado lquido se enfra sus cristales se van solidificando formando estructuras dendrticas, las que crecen uniformes hasta que se encuentran con una estructura que tambin est creciendo en ese lugar de encuentro es lo que se forma los llamados granos. Entre ms lento el enfriamiento de un material mayor uniformidad de granos. (MARIA, 2010)El tamao de grano tiene considerable influencia en las propiedades mecnicas de los metales y aleaciones, por eso es de gran inters conocerlo. As pues, podemos entender que la realizacin de los diferentes tratamientos trmicos tenga como principal objetivo obtener el tamao de grano deseado. Resulta evidente que dicho tamao de grano es inversamente proporcional al nmero de granos presentes en la muestra. (UNAM, s.f.)Ahora bien, el tamao de grano se mide por lo general contando el nmero de granos en un rea dada o bien, contando el nmero de granos que se cruzan en la longitud de una lnea dibujada al azar en una fotografa ampliada de los granos (tomada bajo un microscopio en un espcimen pulido). El tamao de grano tambin puede determinarse comparndolo con un diagrama estndar. El nmero ASTM (the American Society for Testing and Materials), de grano, "n", est relacionado con el nmero de granos "N" por pulgada cuadrada en una ampliacin 100X (equivalente a 0.0645 mm de rea real). (Kalpakjian)Nmero de granos / pulg2a 100X = 2G-1Obtencin del grano del hierroPara la obtencin de grano de hierro ha sido utilizados discos compactos obtenidos a partir de la consolidacin de polvo de hierro severamente deformado mediante molienda mecnica han sido ensayados con el mtodo bola sobre tres bolas. En la consolidacin en dos etapas (fra y caliente) el polvo de hierro pasa de un tamao de grano de 8 nm con una dureza media de 800 HV a un tamao de grano de 45 nm con una dureza de 640 HV. Se ha estudiado la compacidad y la estructura de grano de las piezas compactadas. La fractura de los discos se ha observado mediante microscopa electrnica de barrido, y se ha analizado la superficie perpendicular a la fractura buscando encontrar zonas de deformacin localizada alrededor de las grietas, como fenmeno asociado a la poca ductilidad de los materiales nanocristalinos. (A. Villuendas, 2005)HierroEs el cuarto elemento ms abundante en la corteza terrestre. El ncleo de la Tierra est constituido principalmente pro hierro. El hierro es un metal maleable, tenaz de color gris plateado y magntico a temperatura ambiente. (PEREZ, 2010)Es el elemento ms pesado que se produce exotrmicamente pro fusin y ms ligero que se produce a travs de una fisin nuclear. (CANTABRIA)El hierro se extrae del mineral por medio de altos hornos, en los cuales se reducen los xidos de los minerales en presencia de coque y Carbonato de Calcio (CaCO3) que acta como escorificante. Finalmente se produce por la combustin y desulfuracin mediante la entrada de aire caliente. (UNEG-INDUSTRIAL)

3. Materiales y Equipos: Cierra para metales Resina fenlica molde de montaje lijas de toda medida de agua pulidora de disco buehler almina solucin de alcohol y cido ntrico

MICROSCOPIO METALURGICO Marca Olympus Lente ocular 20 X. Lente objetivo 5 X, 10X, 40X, 100X. Amplificacin mxima: 2000 X. Cantidad de luz variable Tiempo de exposicin variable.4. Procedimiento4.1 segn el material que nos toc como es el hierro de construccin obtuvimos una pequea muestra con la que debemos realizar el montaje.4.2 Para el montaje usamos la muestra que obtuvimos y la ponemos boca abajo en el molde luego colocamos la resina y segn la norma que dicta ponemos el tiempo segn nuestro caso fue de 7 minutos aplicando una fuerza de 4200 psi con un cilindro que pona una temperatura de 280-300 grados centgrados 4.3 Ya obtenida la muestra desmoldamos y obtenemos la probeta con la que se va a trabajar4.4 Verificamos que tipo de fallas o defecto tubo la probeta4.5 Desbaste tosco para realizar el desbaste tosco debemos usar lijas abrasivas las cuales va a ir disminuyendo las dislocaciones y otras imperfecciones en la muestra este proceso se sigue hasta llegar al desbaste fino con el que la muestra se va a ir lijando pero las lijas utilizadas son ms finas como la de 1000 y 1500 este proceso se debe hacer con cada lija y debe irse realizando girando 90 grados cada vez que se cambie de lija y se debe ir registrando en el microscopio 4.6 una vez realizado esto procedemos a registrar los datos y preparar la muestra para pulirla4.7 para el pulido usamos la pulidora y almina con ello vamos frotando la superficie de la muestra hasta obtener en el microscpico una muestra sin ralladuras4.8 segn el material usado se determina el qumico a utilizar en nuestro caso es de nital al 2% para realizar el ataque qumico4.9 realizar el ataque qumico y obtener resultados realizar este procedimiento hasta que los granos puedan visualizarse en el microscopio5. Anlisis de resultados

Este resultado se obtuvo al realizar el desbaste tosco con una lija de 150 a 100X y verificamos la direccin de las ralladuras en la muestra

Esta muestra indica el desbaste con lija de 250 a 100X notamos que las ralladuras empiezan a bajar su dimensin es decir su grosor

Muestra de desbaste con lija 280 a 100X muestra ralladuras ms finas

Muestra de desbaste con lija de 320 a 100X muestra ralladuras finas lo que indica que cada vez reducen las dislocaciones

Esta muestra se muestra con lija de 600 a 100X se muestra como ya disminuyen radialmente las imperfecciones en la muestra

Muestra de desbaste con lija de 1000 a 100X en este caso ya se puede notar una gran disminucin en las imperfecciones

Desbaste de la muestra realizado con lija de 1500 a 200X en este caso ya las imperfecciones no se notan por tanto ya est listo para realizar el pulido de la muestra

En este caso se muestra la el material pulido listo para realizar el ataque qumico el pulido se realiz con la pulidora y almina y se visualiza en una lente de 200XPara el ataque qumico se utiliza una solucin de nital al 2% el cual se compone de cido ntrico y alcohol

Esta muestra indica a la muestra ya realizada el ataque qumico lo que se muestra es que la muestra se excedi en el ataque qumico lo que significa que se debe realizar otra pulida y realizar el ataque qumico lo que ayudara para determinar el tamao de granoMicroestructura del hierro de construccin tomado del internet para comparacin

Muestra tomada a una amplificacin de 100X usando la nital al 2%6. Conclusiones y recomendaciones La preparacin defectuosa de las probetas puede arrancar las inclusiones importantes, destruir los bordes de grano, revenir un acero templado o en general, originar una estructura superficial distorsionada que no guarda ninguna relacin con la superficie representativa y caractersticas del metal La prctica resulto tener un proceso correcto pero se debe tener en gran consideracin el uso de la solucin para el ataque qumico ya que si no se realiza de una manera adecuada se pierden las propiedades e impide ver la micro estructura del material Se debe realizar de manera correcta el montaje como en nuestro caso la posible falla es que nos dio como falla de montaje una falla de reventado7. Bibliografa Avner Sidney. "Introduccin a la Metalurgia Fsica".Kehl George . "Fundamentos de la prctica metalogrfica".A. Villuendas, J. L. (2005). ESTUDIO DE LA FRACTURA DE COMPACTOS DE HIERRO CON GRANO. BARCELONA.CANTABRIA, U. D. (s.f.). UNICAN. Obtenido de UNICAN: http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/ciencia-y-tecnologia-de-los-materiales/materiales-de-clase-1/Leccion11.pdfGUZMAN, F. (2013). ANALISIS DE ACEROS POR MICROSCOPIA OPTICA. MEXICO.Kalpakjian, S. (s.f.). Manufactura, Ingenera y Tecnologa. CAPITULO 1. PAG 46.MARIA, D. (14 de JULIO de 2010). SLIDESHARE. Obtenido de SLIDESHARE: http://es.slideshare.net/doramaria39/ciencia-de-materialesMECANICA, D. D. (s.f.). PREPARACION DE PROBETAS. Obtenido de PREPARACION DE PROBETAS: http://www.mty.itesm.mx/dia/deptos/im/m00-861/lecturas/lectp1m1.pdfPEREZ, D. L. (11 de DICIEMBRE de 2010). HIERRO Y SUS ALEACIONES. Obtenido de HIERRO Y SUS ALEACIONES: http://es.slideshare.net/scourge/el-hierro-y-sus-aleacionesUNAM, D. (s.f.). MEDIDA DEL TAMAO DEL GRANO. Obtenido de MEDIDA DEL TAMAO DEL GRANO: https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/grano.htmUNEG-INDUSTRIAL. (s.f.). CIENCIAS DE LOS MATERIALES. Obtenido de CIENCIAS DE LOS MATERIALES: http://cienciasdelosmaterialesindustrial.blogspot.com/p/blog-page_9.htmlUTP. (s.f.). PREPARACION DE PROBETAS. Obtenido de PREPARACION DE PROBETAS: http://www.utp.edu.co/~publio17/prep_probeta.htm